随着虚拟现实技术的发展,数字界面作为虚拟现实人机交互信息交流的重要组成部分,已经取代传统硬件界面,成为虚拟现实交互技术重要特征之一。数字界面的可用性极大影响用户在虚拟现实中的交互体验,而目前的可用性评价方法更多适用于桌面交互中,其与虚拟现实可用性评价方法的兼容性有待进一步研究,另外,目前已有的可用性评价方法大多过程繁琐,耗费时间较长。本文以虚拟现实数字界面为研究对象,结合改进的Fitts公式和相关眼动指标构建虚拟现实数字界面可用型模型,主要研究工作有:(1)虚拟现实数字界面可用性相关研究对当前虚拟现实、数字界面以及可用性的概念、原理进行分析研究,总结当前桌面交互数字界面可用性评价方法的优缺点,结合虚拟现实人机交互相关特点,为构建虚拟现实数字界面可用性模型提供实验范式。(2)虚拟现实人机交互数字界面有效性模型研究为了解决虚拟现实人机交互小目标选择精度较差等问题,通过对原有的Fitts公式改进,提出了基于Fitts定律的有效测算捕获小目标交互时间和错误率的模型,该模型说明较小的目标尺寸对交互时间和错误率的影响较大,因此,虚拟现实人机交互界面设计应该主要集中增加目标宽度上,这为虚拟现实的目标尺寸设计提供了参考。(3)虚拟现实人机交互数字界面效率模型研究分析国内外基于Fitts定律的指向模型,将改进的Fitts公式应用于虚拟现实人机交互过程,通过扩展捕获目标的维度(目标大小、目标长宽比、目标运动角度)构建虚拟现实效率模型,该模型从形式上解释了小目标、二维目标和运动角度对交互时间的独立影响,能够准确预测虚拟现实数字界面人机交互时间,为相关设计人员在进行界面交互效率评估时提供有效的设计辅助工具。(4)虚拟现实人机交互数字界面满意度模型研究分析国内外认知负荷与眼动指标的映射关系,选取注视时间,回看时间比率、再注视比率、眼跳比率、注视路径、瞳孔直径、六个指标评估认知负荷的大小,通过改进的NASA-TLX量表分析认知负荷大小与眼动指标相关性,确定注视时间、再注视比率、眼跳比率和瞳孔直径为虚拟现实认知负荷的最佳衡量指标,并结合熵权法构建虚拟现实满意度模型。该模型确定了虚拟现实认知负荷与眼动指标的映射关系,为虚拟现实人机交互的认知负荷评估提供参考。(5)虚拟现实人机交互数字界面可用性模型研究及应用结合数字界面有效性模型、效率模型和满意度模型,通过层次分析法和熵权法构建虚拟现实数字界面可用性模型,并对VR隧道救援模拟系统中不同功能的数字界面进行相关应用研究,最后将可用性模型与系统可用性量表评价方法进行对比分析,从而验证了虚拟现实数字界面可用性模型的可行性和有效性。本文提出的可用性模型为虚拟现实数字界面可用性评估提供了新方法,用户无需参与整个虚拟交互流程即可获取最优界面,为虚拟现实相关设计人员提供快速、有效的设计辅助工具,从而降低设计成本,并在一定程度上优化用户的人机交互体验。